[发明专利]一种地质聚合物化学键合陶瓷墙地砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种地质聚合物化学键合陶瓷墙地砖及其制备方法。

背景技术

我国是建筑陶瓷生产大国，每年生产的瓷砖约30亿平方米，每平方米的质量20～24千克，每年约有6000～7200万吨的原料消耗。每平方米耗油约1.4～1.5升，每年耗油量达4.2～4.5亿升。由此可见传统建筑陶瓷生产过程中的能源消耗量是非常巨大的，而且瓷砖生产过程中需要经过1100～1220℃的高温烧成，烧成过程中同时也排放了大量的废气CO₂。CO₂加剧了温室效应，严重影响人们赖以生存的自然环境。

粉煤灰在我国主要是火力发电厂燃煤所产生的，我国粉煤灰排放量2006年达到3亿吨，目前堆存量超过10亿吨，预计粉煤灰年排放量在2020年将达到5亿吨。我国粉煤灰利用率虽然近些年来在不断提高，但排放量也在不断增加，其堆存量仍会继续增长。所以有效合理利用粉煤灰资源将会带来巨大的经济、环境效益。抛光渣作为抛光砖生产过程中的副产品，排放量随着建陶产业的发展而持续增加，不仅侵占土地，污染水源、空气、土壤，还容易堵塞地下水管网和腐蚀建筑等，因而提高抛光渣的综合利用率将有助于节约自然资源、保护环境、变废为宝、节能减排和促进循环经济的发展。同时，金属冶炼产物，如过滤钢渣、铜渣、锡渣、铝渣、翻模废砂和高炉废渣等固体废弃物也同样如此。若能将粉煤灰、抛光渣、过滤钢渣、铜渣、锡渣、铝渣、翻模废砂和高炉废渣等固体废弃物资源化将有巨大的环保、社会和经济价值。

地质聚合物是一种新型的无定形到半结晶状态的铝硅酸盐聚合材料，地质聚合物材料中的特殊硅氧四面体和铝氧四面体之间化学键合而形成三维网络结构，使其具有良好的耐火耐高温性、耐化学腐蚀性和力学性能。本地质聚合物材料是一种新型材料，制作过程中全部采用未经煅烧原料，且制作过程中不需要重新高温烧成，有助于节约能源和减少污染物质的排放，达到节能减排的目的；并且100%利用粉煤灰、抛光渣、过滤钢渣、铜渣、锡渣、铝渣、翻模废砂和高炉废渣等固体废弃物，变废为宝，资源循环利用，符合环境友好型战略要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产成本低廉、节能环保的地质聚合物化学键合陶瓷墙地砖及其制备方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种地质聚合物化学键合陶瓷墙地砖，其特征在于:采用固体废弃物及工业级化工原料为主要原料，所述原料质量百分比组成为：固体废弃物60～75%、液态激发剂19～38%、基料添加剂为1～3%、复合液态添加剂1～3%，经混合、过筛造粒、压制成型、养护、抛光、磨边获得陶瓷墙地砖制品。

所述固体废弃物为粉煤灰、抛光渣、过滤钢渣、铜渣、锡渣、铝渣、翻模废砂和高炉废渣中的一种或多种。

所述粉煤灰为火力发电厂燃煤排出的细度小于150目的粉体；所述抛光渣为建筑陶瓷生产过程中产生的，经均化、除杂质处理后，细度小于150目的粉体；所述过滤钢渣、铜渣、锡渣、铝渣、翻模废砂和高炉废渣均为细度小于150目的粉体。

所述液态激发剂的质量百分比组成为：氢氧化钠9～37%，水玻璃60～90%，所述水玻璃为模数为1.0～3.7的工业级钠水玻璃。

所述基料添加剂为CaCl₂、CaF₂、Na₂SO₄、CaO、MgO、Na₂SiF₆、Na₂CO₃中的一种或多种，所述基料添加剂为多种物质构成时，其各种物质的添加量相等。

所述复合液态添加剂为KOH、LiOH中的一种或两种，所述复合液态添加剂为两种物质构成时，其各种物质的添加量相等。

所述陶瓷墙地砖制品的性能指标为：抗折强度：50～80MPa；变形率：小于5%；热稳定性：200～20℃循环十次不开裂。

上述陶瓷墙地砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：在固体废弃物中加入一定量的基料添加剂，经搅拌或球磨得到混合均匀的基料；

步骤二：在液态激发剂中加入一定量的复合液态添加剂，经混合均匀后陈化24～48h获得复合液态激发剂；

步骤三：将步骤一制得的基料与步骤二制得的复合液态激发剂混合均匀后，依次经过过筛造粒、压制成型、养护、抛光、磨边，获得陶瓷墙地砖制品。

所述步骤三中压制成型的成型压强为25～50MPa，保压时间15～60s。